引言

在房屋设计、施工及其使用过程中，人们对环境的意识比过去增强了。但是，我们如何能够在满足世界上对建筑物需求急剧增长的同时又对环境负责呢？

尽管建筑不可能完全有利于环境，但是，设计师和建筑上可以做出选择，将其影响降至最低。科学分析证明，木材在可持续性设计中起着重要作用。

 

图片1：由于木质建筑材料的生产过程相对清洁，能耗较低，木结构对环境造成的影响也较小。另外，森林可以不断更新，而且使用木材建造的房屋和制作的家具使用寿命较长，这些都有助于减轻当前导致全球变暖的地球碳循环的不平衡。

 

产品选择的环境影响

建筑物对地球造成了多方面的压力。自然资源的枯竭，生态系统的破坏，空气和水的污染以及废弃物的产生，这些只是建筑施工和使用造成的部分不良副作用，许多设计方案会影响到建筑物的环境效应——但是，具有环境意识的设计者面对然人困惑的大量“绿色”信息，可能会感到难以适从。

根据环境效应选择建筑产品，需要一个称为生命周期评估的分析过程。这种方法为国际上所接受，用来对产品相关的总体环境影响进行量化分析：自然资源的提取，产品的加工与运输，建筑物中产品的安装、使用和维护以及最后的处理或再利用。这种严格的循环计算对产品的环境概貌作出了唯一真实的描述。

在大多数目前用来指导具有环境意识的设计决策工具中，还未包括生命周期的评估方法，例如各种出版的“绿色产品”目录或LEED(能源和环境设计领先标准)评级系统。在那些情况下，就会采用一种主观的产品或设计策略表，由于没有经过科学论证，很可能一些建议听起来比实际的要好。但是只有公正的、遵循国际标准程序的生命周期评估，才能帮助设计者做出有益于环境的明智选择。

 

生命周期的评估工具

到目前为止，公可持续性设计使用的唯一软件工具是能量性能模拟器。随着对生命周期评估的兴趣日益增长以及一些易于使用的生命周期评估工具的出现，设计者现在能够对环境影响有更加全面的认识。与能量模拟一样，生命周期评估工具的使用需要设计者深入了解这一课题的复杂性。

典型的生命周期评估分析，根据一套变化的环境特征值，对设计方案的影响进行量化，这些特征值通常包括能量和原料的使用、全球变暖潜能、光化学烟雾的形成、酸化、臭氧损耗和富营养花的潜在趋势以及产生的固体废弃物。

为了解释生命周期评估的结果，设计者需要有关这些环境因素的知识。除此而外，由于生命周期评估工具的应用范围、地质相关性、数据的透明度以及数据的性质不尽相同，所以，设计者需要选择正确的工具。但是，设计者在生命周期评估上所花的准备时间是值得的，因为其结果是可以帮助他们有信心去选择环保产品。

在世界上不同的地区，存在着不同的工具。ATHENATM环境影响评估器就是北美地区唯一的对整栋建筑物进行生命周期评估的软件。

 

木材的环境特征

作为一种建筑结构材料，木结构要与使用钢材或混凝土的各种建筑体系相竞争。就环保而言，木材与其他两种材料孰优孰劣？因为木材具有可再生和易加工成标准建筑产品的独特性质，我们可以期望，木材和与其竞争的其他材料相比，会呈现出良好的环境特征。

1. 实义能量与运行能量

能量的使用和相关的温室气体的排放（由于矿物燃料的燃烧所致）通常被认为是建筑物最重要的环境效应。具有漫长使用寿命的建筑物要消耗大量的能量，因此，人们一般最为关心建筑物使用中的能量和排放。在产品生产与建造（建筑物的实义能量）中所消耗的能量和相关的排放一般远低于运行能量—高效能的建筑物是例外。当房屋平均运行能量减少时，与之平衡的实义部分却在增加。能量不是唯一重要的实体化影响因素。某些对环境的影响，如向水中排放有毒物质，几乎完全与产品的生产有关。在所有的实体化影响因素中，木建筑产品一般都有较高的得分。

2. 再循环与再生

可再循环和再循环成分是非常重要的，对于利用不可再生资源制造的产品尤其如此。再循环有助于减轻垃圾填埋的负担，减少资源开采的影响，在某些情况下还能降低产品的实义能量。然而，再循环未必会降低对总体环境的影响。

绿色世纪的大多数知道思想假定，含有再循环成分的产品比只含原生成分的产品在环境上更可取。在缺乏对没个产品的标准生命周期评估时，是不能做出这个决断的。确实，最近美国国家标准语技术研究院（NIST）对LEEDTM评级系统所进行的研究发现，根据生命周期评估，再循环成分的许多优点是无效的。比如，与含有再循环成分的产品相比，采用再生材料的原生成分产品很可能是一个更有利于环境的选择。

 

研究表明，在LEEDTM评分结构中，钢材所处的优势地位尤其不适当，因为该结构钟情于含有再循环成分的费用高昂的材料。NIST的研究应用生命周期评估方法，量化了赋予钢材的不相称的价值，特别是与再循环的混凝土材料做了比较。其他的生命周期评估研究表明，在环境方面，钢材并不优于木材，即便具有高比率的可再循环成分，钢材生产依然是能源最密集的行业之一。

 

林业与气候改变

大气中的二氧化碳是当今温室效应和气候改变的最重要原因。树木通过光和作用吸收大气中的二氧化碳。在森林里，所吸收的碳元素被封存于生长的树木、残枝败叶和土壤中。森林通过残枝败叶个和枯死树木的分解，或通过森林大火向大气中释放二氧化碳。森林以及人类对他们的分布范围、生长和使用的影响，对全球变暖起着重要作用。

 

比起由于呼吸和腐烂而释放的二氧化碳，一片新生的茁壮成长的森林从大气中吸收更多的二氧化碳—森林是碳吸收源。一片老旧的暮气沉沉的森林生长速度缓慢，并且其向大气中释放出的二氧化碳几乎等于其所吸收的。这样的森林是碳中和的，但是，它有大量的碳元素沉积，比新生森林的多得多。虫灾、特别是火灾这样的大灾难使森林编程大气中碳元素的净来源。在如此情况下，森林越老释放的碳元素就越多。

 

同几乎其他任何种类的陆#覆盖物相比，森林的单位面积碳吸收量是最高的。纵观过去的一个世纪，砍伐森林—将森林变为农田或变为它用—产生的二氧化碳量已超过所有人类排放总量的三分之一。当今的森林砍伐（大部分发生在热带地区）依旧占到人类二氧化碳量排放总量的大约百分之二十。很明显，从气候改变和环境的角度出发，保养一片高产的森林，比起滥伐森林而言，是一种具有吸引力的选择。

 

工业林基地的发展以及森林资源的可持续性管理，对气候改变有不少好处。森林管理为防止森林滥伐提供了经济动力。实木产品的生产使树木中的部分碳元素得以储存在另一种长期存在的寄存介质（如房屋或家具）中。森林再生确保了森林可以保持其吸收碳元素的作用。从木材废弃物中产生的能量减少了对矿物燃料的需求。因此，可持续性林业被认为是一种减轻其它行业温室气体排放的简单而又非常经济的方法，在那些存在大规模滥伐森林问题的国家尤其如此。

 

改进的空间

木材对环境影响较小的特征已经得到了说明，但是，在遵循3R原则（减量化、再利用、再循环）的环境保护中，木建筑产品的作用如何？一般来说，木材的低成本不会为保护资源提供强大的经济动力，但是，这一点可能正在改变。

1. 减量化

建造结构住宅的标准做法没能充分发挥其应有的效能。常见的例子是：结构件尺寸过大，超过其所承受的荷载；门窗的开口未能按框架模块加以优化排列以及不必要的结构元素。在建筑和工程设计上投入更多的时间，以及采用桁架等有效的结构单元，能为建造商节省成本，还能大幅度减少木材使用量。“先进的框架构造”已经开始引起建造商的兴趣。

 

在生产制造方面，出现了许多能让每根圆木产出更多产品的技术革新。例如，锯木方法的改进已经大大#减少了木料浪费。窑内烘干技术的优化降低了生产干燥木材的能量消耗。工程木材产品已被公认为在材料的利用上市高效的。另外，工程木材还能利用加工过程中回收的木材残余以及生长快速却较少适用的木材树种。

 

2. 再循环

房屋的建造和拆除所产生的废弃物对废物处理部门是个沉重的负担，而且，对于所有材料来说，回收都是项挑战。

最近几年，随着加工回收木材公司数量的快速增长，木材的回收再循环正在得到改进。木质废弃物可以再加工成高价值的复合材料制品，如中等密度的纤维板（MDF）、直接木和塑木复合材料。有些木材用户可能不了解，这些木产品中常常含有高比列的回收料成分。木质废弃物也被打碎后用作地面覆盖物，动物床垫以及其他的低档用途，或当作有用的燃料。

工业方面的木材回收情况良好。木产品的生产商回收利用了94%的木材废弃物。然而，对大量市政废弃物和房屋建设与拆迁废弃物中的木材的回收工作，却并不十分见效。市政废弃物中的固体木料，5%得到再循环或用作堆肥，26%被焚烧作为能量回收，69%被送到填埋场。估计大约三分之二的被填埋的木料适合回收。

与之相似，建筑废木料的回收也有良好的改进潜力。大约75%的建筑废木料仍待回收；25%则是已经回收、焚烧或是无法利用。建筑垃圾具有较大的回收机会，因为，一般#说，这些材料较为干净且较易分离。

 

房屋拆除的垃圾处理要困难些。有回收价值的材料高度混杂，并且可能受到其他物品污染。据统计只有34%的拆屋废木料还可以回收，66%是已经利用、焚烧或常常被认为是不能利用了。由于各种标准的拆屋技术对房屋不见的拆散和混合程度过高，因而难以进行经济、有效的回收。一种解决方法就是“解构”—对房屋进行有选择#拆除，以便小心#将可再利用或再循环的产品分离出来。

 

3. 再利用

木材可以从废弃的房屋中得到回收，并且可以直接重新利用，这是一个规模不大但却不断增长的特殊市场，因为市场对被回收的大尺寸木材有着强烈的兴趣。另外，在日益老化的北美民居住宅中，存在大量的而且至今相对来说还未被开发的标准木材储备。但要进行广泛的回收，结构和木料的再分级过程需要更加简易，更具经济上的吸引力。

 

生命周期分析—实例研究（摘选）

“拯救地球”的呼声日胜一日。因此，越来越多的建筑商、建筑师和房屋买主都在寻求不会伤及地球的建筑材料和建造方法。

具体关注的问题包括：日益变薄的臭氧层、自然资源的枯竭以及空气和水的污染。这些问题必须由建筑行业的专业人员来解决，以满足他们自己的社会良知以及房屋买主们的关注。

 

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木结构、钢结构和混凝土结构及其外墙结构的环境影响

 

在满足建筑规范方面，三种房屋被认为是相同的。在保温隔热上，木结构房屋与混凝土房屋是相同的。

 

木结构房屋（图3）的框架采用木材和工字木搁栅；钢结构房屋（图4）采用轻钢框架作为它的结构；混凝土房屋（图5）则采用混凝土保温板及Hambro楼板系统，即一种由开口翼缘钢工字梁与混凝土楼板结合而成的组合楼板结构。插图注释：带星号的项目是三种房子共有的，不包括在生命周期对比中。

 

对比结果

木结构房屋、钢结构房屋和混凝土房屋对环境影响的比较结构显示在表1中。

 

木结构房屋的实义能量（图6）比钢结构房屋少53%，比混凝土房屋少120%。

木结构房屋的全球变暖潜能（图7）比钢结构房屋少23%，比混凝土房屋少50%。

木结构房屋的空气毒性指数（图8）比钢结构房屋少74%，比混凝土房屋少115%。

木结构房屋的水体毒性指数（图9）比钢结构房屋少247%，比混凝土房屋少114%。

木结构房屋的加权资源利用（图10）比钢结构房屋少14%，比混凝土房屋少93%。

所产生的固体废料（图11）（以公斤为单位的建筑垃圾），钢结构房屋最低，相比之下，木结构房屋要高21%，混凝土房屋则高58%。

对照表1及图6到图11可以发现，在六项主要指标中，木结构房屋有五项指标对环境的影响较小，如果钢结构和混凝土结构不采用木屋盖的话，木结构建筑的环境优势可能会更加突出。